樊雪瑩 成啟明 陳玉連 李 平 龍見(jiàn)華 李茂雅 陳 超
(貴州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院,貴陽(yáng) 550000)
近年來(lái),隨著農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的推進(jìn),以牛、羊?yàn)橹鞯牟菔承竽翗I(yè)比例逐步提高。畜牧業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)了飼草產(chǎn)業(yè)發(fā)展,飼草多樣化供給的態(tài)勢(shì)日益突出,飼草需求面臨新的挑戰(zhàn)[1]。隨著我國(guó)畜牧業(yè)的快速發(fā)展,飼料用糧的供需矛盾也日益突出,發(fā)展節(jié)糧型畜牧業(yè),開(kāi)辟非常規(guī)飼料資源,調(diào)整飼料生產(chǎn)結(jié)構(gòu),提高飼料資源利用率,已成為我國(guó)畜牧業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。因此,新型優(yōu)質(zhì)飼草的研究與應(yīng)用對(duì)未來(lái)畜牧業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展具有極為重要的意義。
酒糟是一類數(shù)量較大、來(lái)源較集中和穩(wěn)定的非常規(guī)飼料資源[2]。研究發(fā)現(xiàn),白酒與酒糟產(chǎn)量比為1∶3,2019年,貴州省規(guī)模以上白酒企業(yè)白酒產(chǎn)量總計(jì)27.39萬(wàn)t,酒糟產(chǎn)量已高達(dá)90萬(wàn)t,據(jù)茅臺(tái)公司數(shù)據(jù)顯示,2020年茅臺(tái)系列基酒產(chǎn)量約為5.02萬(wàn)t[3],酒糟廢棄量可達(dá)15萬(wàn)t,造成較大的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。茅臺(tái)酒糟作為醬香型酒糟的代表,其營(yíng)養(yǎng)成分豐富,水分、粗蛋白質(zhì)(crude protein,CP)、淀粉、粗脂肪(ether extract,EE)、粗纖維、粗灰分及無(wú)氮浸出物的含量分別為58.46%、13.28%、6.77%、2.51%、7.12%、3.24%和15.38%,可作為優(yōu)質(zhì)飼料飼喂家畜[4]。另外,酒糟是經(jīng)發(fā)酵高溫蒸煮形成的,因此粗纖維含量較低[5],具有較好的適口性和易消化的特點(diǎn),而且在一定程度上可以有效預(yù)防牛發(fā)生瘤胃鼓氣的現(xiàn)象。但是酒糟的產(chǎn)量很大,而且濕酒糟水分含量很高,保存困難[6]。因此大量研究者對(duì)酒糟飼料合理保存開(kāi)展研究。王鴻澤等[7]將酒糟與甘薯蔓、稻草混合青貯,研究發(fā)現(xiàn)添加適量酒糟可以較好地保存青貯飼料營(yíng)養(yǎng)品質(zhì),有效提高青貯發(fā)酵品質(zhì)。原現(xiàn)軍等[8]研究表明,添加青稞酒糟可以提高青稞秸稈和高羊茅混合青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì),以添加20%青稞酒糟為宜。以上研究表明,發(fā)酵是保存酒糟的最佳方法,但是目前關(guān)于適合酒糟發(fā)酵的儲(chǔ)存方式的研究還未見(jiàn)報(bào)道。
目前,關(guān)于茅臺(tái)酒糟飼料化利用的研究較少。因此,本試驗(yàn)旨在研究不同儲(chǔ)存方式和發(fā)酵時(shí)間對(duì)茅臺(tái)酒糟常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分、發(fā)酵品質(zhì)和微生物多樣性的影響,篩選出茅臺(tái)酒糟適宜的儲(chǔ)存方式和發(fā)酵時(shí)間,旨在為茅臺(tái)酒糟飼料化利用提供理論依據(jù)。
茅臺(tái)酒糟取自貴州省遵義市茅臺(tái)鎮(zhèn)茅臺(tái)集團(tuán)。鮮酒糟原料營(yíng)養(yǎng)成分如表1所示,鮮酒糟干物質(zhì)(dry matter,DM)含量較高,為48.29%;CP含量為21.917%;中性洗滌纖維(neutral detergent fiber,NDF)、酸性洗滌纖維(acid detergent fiber,ADF)含量分別為35.793%、23.580%;可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrates,WSC)含量為3.814%。
表1 鮮酒糟原料營(yíng)養(yǎng)成分
試驗(yàn)于2020年8月12日在關(guān)嶺月亮灣牛場(chǎng)進(jìn)行,將97%茅臺(tái)酒糟+2%玉米麥麩+1%發(fā)酵劑(主要成分為乳酸菌、酵母菌、芽孢桿菌、雙歧桿菌、丁酸梭菌、淀粉酶、蛋白酶、纖維酶和脂肪酶)用大型攪拌機(jī)混合均勻,按照儲(chǔ)存方式設(shè)置4個(gè)處理,即青貯窖(J)、自制真空發(fā)酵(Z)、噸包發(fā)酵(D)和罐裝發(fā)酵(G),壓實(shí)密封,創(chuàng)造無(wú)氧環(huán)境,每個(gè)處理裝填5 t,設(shè)置3個(gè)重復(fù),每次隨機(jī)取樣,減少環(huán)境影響和誤差。以鮮酒糟為對(duì)照(CK)處理,所有處理在25 ℃環(huán)境下發(fā)酵,分別在發(fā)酵7、14和30 d時(shí)取樣分析。
分別在發(fā)酵7、14和30 d時(shí),取樣測(cè)定酒糟常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分、發(fā)酵品質(zhì)和微生物多樣性。
1.3.1 常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定
采用烘干法[9]測(cè)定DM含量,采用蒽酮比色法[10]測(cè)定WSC含量,采用凱氏定氮法[11]測(cè)定CP含量,使用Ankom 220型纖維分析系統(tǒng)[12]測(cè)定ADF和NDF含量。
1.3.2 發(fā)酵品質(zhì)測(cè)定
利用四分法隨機(jī)取10 g樣品,加入90 mL無(wú)菌生理鹽水,搖床以2 000 r/min振蕩搖晃24 h后,用4層紗布過(guò)濾得到浸提液,用于pH、氨態(tài)氮(ammonia nitrogen,NH3-N)和有機(jī)酸含量的測(cè)定。使用pH計(jì)測(cè)定pH,采用苯酚-次氯酸比色法[13]測(cè)定NH3-N含量,采用高效液相色譜法測(cè)定乳酸(lactic acid,LA)、乙酸(acetic acid,AA)、丙酸(propionic acid,PA)和丁酸(butyric acid,BA)含量[11]。
1.3.3 微生物多樣性測(cè)定
根據(jù)Blaxter等[14]提取DNA方法,將每個(gè)處理青貯樣品的3個(gè)重復(fù)充分混合均勻,取10 g采用HiPure Soil DNA提取試劑盒進(jìn)行微生物DNA提取,利用瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)DNA的純度和濃度,PCR擴(kuò)增細(xì)菌16S r DNA的V5和V7區(qū),引物序列為799F:AACMGGATTAGATACCCKG;1193R:ACGTCATCCCCACCTTCC,擴(kuò)增產(chǎn)物回收純化,采用Illumina公司的TruSeq Nano DNA LT Library Prep Kit制備測(cè)序文庫(kù)。使用MiSeq測(cè)序儀進(jìn)行2×300 bp的雙端測(cè)序,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。利用UCLUST比對(duì)工具,按97%的序列相似度,對(duì)操作分類單元(operational taxonomic unit,OTU)[15]進(jìn)行歸并和劃分,通過(guò)與Greengenes數(shù)據(jù)庫(kù)的模板序列相對(duì)比,對(duì)OTU進(jìn)行分類地位的鑒定。
對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行雙因素分析,采用SPSS 21.0進(jìn)行方差分析和多重比較,數(shù)據(jù)用平均值和均值標(biāo)準(zhǔn)誤(SEM)表示,P<0.05作為差異顯著的判斷標(biāo)準(zhǔn)。利用Omicsmart在線平臺(tái)分析微生物相對(duì)豐度,并進(jìn)行OTU分析、Alpha多樣性分析、物種組成分析等。
如表2所示,儲(chǔ)存方式對(duì)所有常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分含量均有顯著影響(P<0.05);發(fā)酵時(shí)間對(duì)DM和CP含量有顯著影響(P<0.05),對(duì)NDF、ADF和WSC含量無(wú)顯著影響(P>0.05);儲(chǔ)存方式與發(fā)酵時(shí)間交互作用對(duì)DM和CP含量有顯著影響(P<0.05),對(duì)NDF、ADF和WSC含量無(wú)顯著影響(P>0.05)。
表2 不同儲(chǔ)存方式和發(fā)酵時(shí)間對(duì)酒糟常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分含量的影響
從儲(chǔ)存方式來(lái)看,發(fā)酵7 d時(shí)J處理和G處理DM含量顯著低于Z處理和D處理(P<0.05),發(fā)酵14 d時(shí)G處理DM含量顯著低于J處理(P<0.05),發(fā)酵30 d時(shí)Z處理DM含量顯著低于其他各處理(P<0.05)。發(fā)酵7 d時(shí)Z處理CP含量顯著高于J處理和D處理(P<0.05),發(fā)酵14 d時(shí)Z處理和D處理CP含量顯著高于J處理和G處理(P<0.05),發(fā)酵30 d時(shí)J處理和Z處理CP含量顯著高于G處理(P<0.05)。發(fā)酵7 d時(shí)J處理和D處理NDF含量顯著高于Z處理和G處理(P<0.05),發(fā)酵14 d時(shí)D處理NDF含量顯著高于G處理(P<0.05),發(fā)酵30 d時(shí)J處理和D處理NDF含量顯著高于G處理(P<0.05)。發(fā)酵7 d時(shí)J處理和D處理ADF含量顯著高于G處理(P<0.05),發(fā)酵14 d時(shí)Z處理和D處理ADF含量顯著高于G處理(P<0.05),發(fā)酵30 d時(shí)J處理、Z處理和D處理ADF含量顯著高于G處理(P<0.05)。發(fā)酵7 d時(shí)J處理、Z處理和D處理WSC含量顯著低于G處理(P<0.05),發(fā)酵14和30 d時(shí)J處理、Z處理WSC含量顯著低于G處理(P<0.05)。
從發(fā)酵時(shí)間來(lái)看,J處理發(fā)酵14和30 d時(shí)DM含量顯著高于發(fā)酵7 d時(shí)(P<0.05),Z處理發(fā)酵30 d時(shí)DM含量顯著低于發(fā)酵7和14 d時(shí)(P<0.05),D處理發(fā)酵14和30 d時(shí)DM含量顯著低于發(fā)酵7 d時(shí)(P<0.05),G處理發(fā)酵30 d時(shí)DM含量顯著高于發(fā)酵7和14 d時(shí)(P<0.05)。J處理、Z處理和G處理發(fā)酵30 d時(shí)CP含量顯著高于發(fā)酵7和14 d時(shí)(P<0.05),D處理發(fā)酵14和30 d時(shí)CP含量顯著高于發(fā)酵7 d時(shí)(P<0.05),不同發(fā)酵時(shí)間點(diǎn)的CP含量均大于21%。
如表3所示,儲(chǔ)存方式和發(fā)酵時(shí)間及二者交互作用對(duì)所有發(fā)酵品質(zhì)指標(biāo)均有顯著影響(P<0.05)。
表3 不同儲(chǔ)存方式和發(fā)酵時(shí)間對(duì)酒糟發(fā)酵品質(zhì)的影響
從儲(chǔ)存方式來(lái)看,發(fā)酵7 d時(shí)J處理、D處理和G處理pH顯著低于Z處理(P<0.05),發(fā)酵14 d時(shí)J處理和G處理pH顯著低于D處理和Z處理(P<0.05),發(fā)酵30 d時(shí)J處理pH顯著高于其他各處理(P<0.05)。發(fā)酵7 d時(shí)J處理LA含量顯著高于Z處理和G處理(P<0.05),發(fā)酵14 d時(shí)J處理LA含量顯著高于其他各處理(P<0.05),發(fā)酵30 d時(shí)D處理LA含量顯著高于其他各處理(P<0.05)。發(fā)酵7 d時(shí)G處理AA含量顯著低于其他各處理(P<0.05),發(fā)酵14 d時(shí)G處理AA含量顯著高于Z處理(P<0.05),發(fā)酵30 d時(shí)D處理和G處理AA含量顯著高于J處理和Z處理(P<0.05)。發(fā)酵7 d時(shí)D處理PA含量顯著高于G處理(P<0.05),發(fā)酵14 d時(shí)D處理PA含量顯著高于J處理(P<0.05),發(fā)酵30 d時(shí)D處理PA含量顯著高于其他各處理(P<0.05)。發(fā)酵7 d時(shí)G處理NH3-N含量顯著高于J處理(P<0.05),發(fā)酵14 d時(shí)Z處理和G處理NH3-N含量顯著高于J處理和D處理(P<0.05),發(fā)酵30 d時(shí)D處理NH3-N含量顯著高于其他各處理(P<0.05)。
從發(fā)酵時(shí)間來(lái)看,J處理和Z處理發(fā)酵30 d時(shí)pH顯著高于發(fā)酵7和14 d時(shí)(P<0.05),D處理發(fā)酵14 d時(shí)pH顯著高于發(fā)酵7和30 d時(shí)(P<0.05)。J處理和Z處理發(fā)酵30 d時(shí)LA含量顯著低于發(fā)酵7和14 d時(shí)(P<0.05),D處理發(fā)酵30 d時(shí)LA含量顯著高于發(fā)酵7和14 d時(shí)(P<0.05)。J處理、Z處理和D處理發(fā)酵7 d時(shí)AA含量顯著高于發(fā)酵14和30 d時(shí)(P<0.05)。J處理發(fā)酵7和30 d時(shí)PA含量顯著高于發(fā)酵14 d時(shí)(P<0.05),D處理發(fā)酵30 d時(shí)PA含量顯著高于發(fā)酵7和14 d時(shí)(P<0.05)。J處理發(fā)酵30 d時(shí)NH3-N含量顯著低于發(fā)酵14 d時(shí)(P<0.05),Z處理和G處理發(fā)酵14 d時(shí)NH3-N含量顯著高于發(fā)酵7和30 d時(shí)(P<0.05),D處理發(fā)酵30 d時(shí)NH3-N含量顯著高于發(fā)酵7和14 d時(shí)(P<0.05)。4處理均未在發(fā)酵過(guò)程中檢測(cè)出BA含量。
2.3.1 基于門水平的微生物群落分析
如圖1所示,J處理發(fā)酵30 d時(shí)優(yōu)勢(shì)菌門為變形菌門(Proteobacteria),其次為厚壁菌門(Firmicutes),其余處理發(fā)酵7、14和30 d時(shí)優(yōu)勢(shì)菌門均為厚壁菌門,其次為變形菌門、放線菌門(Actinobacteria)。其中D處理發(fā)酵14 d時(shí)和D處理發(fā)酵30 d時(shí)厚壁菌門相對(duì)豐度較高,分別為54.99%和54.75%。除J處理發(fā)酵30 d時(shí)外,其余處理發(fā)酵7、14和30 d時(shí)厚壁菌門相對(duì)豐度均高于CK處理。隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng),J處理厚壁菌門和放線菌門相對(duì)豐度逐漸下降,變形菌門相對(duì)豐度逐漸升高;Z處理厚壁菌門和放線菌門相對(duì)豐度先下降后略有上升,變形菌門相對(duì)豐度先上升后下降;D處理厚壁菌門相對(duì)豐度先上升后保持穩(wěn)定,變形菌門相對(duì)豐度先上升后下降,放線菌門相對(duì)豐度先下降后上升;G處理厚壁菌門和放線菌門相對(duì)豐度先下降后上升,變形菌門相對(duì)豐度先上升后下降。
Unclassified:未分類;Other:其他;Gemmaatimonadetes:芽單胞菌門;Patescibacteria:候選門級(jí)輻射類群菌;Fusobacteria:梭桿菌門;Deimococcus-Thermus:異常球菌-棲熱菌門;Epsilonbacteraeota:埃普西隆桿菌門;Tenericutes:軟壁菌門;Bacteroidetes:擬桿菌門;Actinobacteria:放線菌門;Proteobacteria:變形菌門;Firmicutes:厚壁菌門。
2.3.2 基于屬水平的微生物群落分析
如圖2所示,隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng),J處理、Z處理和D處理乳桿菌屬(Lactobacillus)相對(duì)豐度逐漸下降,G處理乳酸菌豐度先下降后略有上升;J處理芽孢桿菌屬(Bacillus)相對(duì)豐度略有上升,醋菌屬(Acetobacter)相對(duì)豐度逐漸下降;Z處理芽孢桿菌屬和醋菌屬相對(duì)豐度逐漸上升,Z處理發(fā)酵7 d時(shí)乳桿菌屬相對(duì)豐度最高(20.48%),Z處理發(fā)酵7 d時(shí)芽孢桿菌屬和醋菌屬相對(duì)豐度最低(12.04%、6.40%);D處理芽孢桿菌屬和醋菌屬相對(duì)豐度先上升后略有下降,D處理發(fā)酵7 d時(shí)乳桿菌屬相對(duì)豐度最高(19.44%),D處理發(fā)酵7 d時(shí)芽孢桿菌屬相對(duì)豐度最低(11.39%),D處理發(fā)酵7 d時(shí)醋菌屬相對(duì)豐度最低(6.30%);G處理芽孢桿菌屬相對(duì)豐度逐漸上升,醋菌屬相對(duì)豐度先上升后下降,G處理發(fā)酵7 d時(shí)乳桿菌屬相對(duì)豐度最高(24.22%),G處理發(fā)酵7 d時(shí)芽孢桿菌屬相對(duì)豐度最低(11.47%),G處理發(fā)酵30 d時(shí)醋菌屬相對(duì)豐度最低(13.07%)。
Unclassified:未分類;Other:其他;Flavobacterium:黃桿菌屬;Stenotrophomonas:寡養(yǎng)單胞菌屬;Komagataeibacter:木質(zhì)醋酸菌屬;Kroppenstedtia:高溫放線菌屬;Brevibacterium:短桿菌屬;Corynebacterium_1:棒狀桿菌屬1;Pseudomonas:假單胞菌屬;Acetobacter:醋菌屬;Bacillus:芽孢桿菌屬;Lactobacillus:乳桿菌屬。
2.3.3 發(fā)酵品質(zhì)指標(biāo)與微生物菌群之間的相關(guān)性分析
如圖3所示,乳桿菌屬、魏斯氏菌屬(Weissella)、短桿菌屬(Brevibacterium)等有益菌群相對(duì)豐度與LA含量呈正相關(guān),與pH呈負(fù)相關(guān);假單胞菌屬(Pseudomonas)、寡養(yǎng)單胞菌屬(Stenotrophomonas)、黃金桿菌屬(Chryseobacterium)等有害菌群相對(duì)豐度與pH呈正相關(guān),與LA含量呈負(fù)相關(guān)。
Lactobacillus:乳桿菌屬;Bacillus:芽孢桿菌屬;Acetobacter:醋菌屬;Pseudomonas:假單胞菌屬;Corynebacterium_1:棒桿菌屬-1;Brevibacterium:短桿菌屬;Kroppenstedtia:高溫放線菌屬;Komagataeibacter:木質(zhì)醋酸菌屬;Stenotrophomonas:寡養(yǎng)單胞菌屬;Flavobacterium:黃桿菌屬;Camimonas:高溫菌屬;Myroide:麥羅伊德菌屬;Staphylococcus:葡萄球菌屬;Streptomyces:鏈霉菌屬;Weissella:魏斯氏菌屬;Sphingobacterium:鞘氨醇桿菌屬;Chryeobacterium:黃金桿菌屬;Oceanobacillus:大洋芽孢桿菌屬;Lysinibacillus:賴氨酸芽孢桿菌屬;Comamonas:叢毛單胞菌屬。NH3-N:氨態(tài)氮 ammonia nitrogen;LA:乳酸 lactic acid;AA:乙酸 acetic acid;PA:丙酸 propionic acid;BA:丁酸 butyric acid。
DM是發(fā)酵原料有效利用的物質(zhì)基礎(chǔ),研究發(fā)現(xiàn)較高的DM含量可以抑制丁酸菌和大腸桿菌等菌群的生長(zhǎng)繁殖,降低有害菌對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的降解[16]。本試驗(yàn)中,在發(fā)酵7 d時(shí),Z處理和D處理DM含量顯著高于J處理和G處理,這可能是由于在酒糟裝填完畢后Z處理和D處理進(jìn)行抽真空處理,空氣含量較少,填裝密度較高,緊實(shí)度可以在一定的程度上減少DM的損失,與王旭哲[17]研究結(jié)果一致,其研究發(fā)現(xiàn)玉米發(fā)酵后高緊實(shí)度DM含量較高。CP和WSC是乳酸菌等微生物在密封發(fā)酵時(shí)利用的營(yíng)養(yǎng)底物,研究發(fā)現(xiàn)在不同香型酒糟中,醬香型酒糟營(yíng)養(yǎng)價(jià)值相對(duì)較高,干物質(zhì)中CP、粗脂肪等含量高,粗纖維含量相對(duì)較低,這為乳酸菌提供了充足的發(fā)酵底物[18-19]。CP是飼料的主要營(yíng)養(yǎng)成分之一,蛋白質(zhì)的降解會(huì)影響牧草的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,進(jìn)而影響家畜的采食量[20-21]。4種儲(chǔ)存方式處理發(fā)酵后,隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng),CP含量均有所增加,在發(fā)酵30 d時(shí)有較高的CP含量,這與王鴻澤等[22]研究一致,這可能是由于酒糟經(jīng)過(guò)1次高溫發(fā)酵,本身酸度低,在發(fā)酵初期可以有效地抑制蛋白酶活性和減少微生物地分解,更好地保存蛋白質(zhì)[7]。其中J處理發(fā)酵7 d時(shí)CP含量最少,但仍高于21%,表明所有的儲(chǔ)存方式及發(fā)酵時(shí)間均對(duì)CP有較好的保存效果。在密封發(fā)酵時(shí),WSC含量越高,發(fā)酵微生物繁殖越快,產(chǎn)生的乳酸越多,能快速降低環(huán)境的pH,有利于保存發(fā)酵飼料。隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng),WSC含量逐漸降低,在發(fā)酵前期WSC消耗較快,后期較為緩慢,本試驗(yàn)J處理有更低的WSC含量,這可能是由于J處理快速進(jìn)入無(wú)氧發(fā)酵階段,乳酸菌快速增殖消耗WSC,產(chǎn)生乳酸,降低pH。對(duì)發(fā)酵飼料而言,NDF和ADF含量越高,家畜消化率越低。本試驗(yàn)中,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),NDF和ADF含量上升。張永輝等[23]認(rèn)為青貯后NDF和ADF含量增加,可能是由于青貯發(fā)酵過(guò)程中細(xì)菌進(jìn)行呼吸作用導(dǎo)致碳水化合物分解,使纖維的含量相對(duì)有所增加,但相比于其他常規(guī)青貯飼草,發(fā)酵酒糟的NDF和ADF含量仍處于較低水平。綜合來(lái)看,不同儲(chǔ)存方式下不同發(fā)酵時(shí)間酒糟營(yíng)養(yǎng)成分保存均較好,CP含量較高,NDF、ADF含量相對(duì)較低。
pH、有機(jī)酸含量是初步衡量發(fā)酵品質(zhì)的重要指標(biāo),品質(zhì)優(yōu)良的發(fā)酵pH在3.8~4.2。本試驗(yàn)中,4種儲(chǔ)存方式處理發(fā)酵后,pH均在4.2以下[24],符合優(yōu)質(zhì)飼料發(fā)酵標(biāo)準(zhǔn),這可能與酒糟本就經(jīng)過(guò)發(fā)酵自身含有較多的發(fā)酵菌有關(guān)。乳酸菌快速增殖,產(chǎn)生大量乳酸,pH迅速下降,使發(fā)酵酒糟達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),密封后期,LA含量雖然有所下降,pH略有上升,但總體pH仍在發(fā)酵飼料要求臨界值4.2以下[25]。不同處理下LA含量隨時(shí)間變化規(guī)律不盡相同,J處理和Z處理LA含量隨發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)而下降,這可能是由于發(fā)酵早期占據(jù)主導(dǎo)地位的乳酸菌多為同型乳酸菌,發(fā)酵產(chǎn)物主要為L(zhǎng)A,隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng),對(duì)pH有較強(qiáng)耐受的異型乳酸菌和芽孢桿菌等細(xì)菌開(kāi)始增多,導(dǎo)致LA含量降低,而AA和PA含量開(kāi)始有上升,在發(fā)酵7 d時(shí)LA含量最高;D處理LA含量隨發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)先降低后升高,在發(fā)酵30 d時(shí)含量最高,這可能是由于優(yōu)勢(shì)乳酸菌在發(fā)酵前期被抑制,隨發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸適應(yīng)并發(fā)揮作用產(chǎn)生LA;G處理LA含量隨發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)略有上升,發(fā)酵14和30 d時(shí)含量略高于發(fā)酵7 d時(shí)。發(fā)酵飼料中AA含量可以在一定程度上反映飼料的有氧穩(wěn)定性和保存性能[26],Kaiser等[27]研究發(fā)現(xiàn),發(fā)酵飼料中AA含量可以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)發(fā)酵飼料的厭氧穩(wěn)定階段,以3.0% DM的AA含量作為無(wú)氧穩(wěn)定性上限,本試驗(yàn)中各處理不同發(fā)酵時(shí)間AA含量均低于3.0% DM,表明發(fā)酵酒糟有氧穩(wěn)定性良好。有研究表明,在發(fā)酵飼料中,PA含量越低,發(fā)酵飼料有氧穩(wěn)定性越好,且一定量的PA可以抑制真菌的繁殖[28]。本試驗(yàn)中,J處理發(fā)酵7、14 d時(shí)PA含量較低,Z處理發(fā)酵7 d時(shí)PA含量較低,D處理發(fā)酵14 d時(shí)PA含量較低,G處理發(fā)酵14 d時(shí)PA含量較高。BA的產(chǎn)生是由于腐敗菌分解蛋白質(zhì),造成干物質(zhì)的損失,因此在發(fā)酵中,BA含量越低,發(fā)酵品質(zhì)越好[29]。4處理中均未檢測(cè)出BA,發(fā)酵品質(zhì)較好,這可能是由于茅臺(tái)酒糟初始pH較低,抑制部分有害微生物的繁殖,減少對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗。NH3-N主要由梭菌等有害微生物分解蛋白質(zhì)產(chǎn)生,反映了蛋白質(zhì)的降解程度[8],隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng),NH3-N含量先上升后下降,這可能是由于發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng),有害微生物繁殖降解蛋白質(zhì)的結(jié)果,J處理和Z處理發(fā)酵7和30 d 時(shí)NH3-N含量低于發(fā)酵14 d時(shí),D處理發(fā)酵14 d時(shí)NH3-N含量最低,G處理發(fā)酵30 d時(shí)NH3-N含量低于發(fā)酵7和14 d時(shí)。綜合來(lái)看,不同發(fā)酵方式的酒糟發(fā)酵品質(zhì)受時(shí)間影響較明顯,不同處理在不同的發(fā)酵時(shí)間有較好的發(fā)酵品質(zhì)。
發(fā)酵是復(fù)雜的微生物共生系統(tǒng),微生物多樣性影響著發(fā)酵品質(zhì)與營(yíng)養(yǎng)成分[30]。通過(guò)16S高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)不同儲(chǔ)存方式茅臺(tái)酒糟發(fā)酵微生物群落進(jìn)行分析,由此可知不同的儲(chǔ)存方式和發(fā)酵時(shí)間對(duì)酒糟發(fā)酵微生物群落結(jié)構(gòu)的影響。從門水平來(lái)看,4種儲(chǔ)存方式優(yōu)勢(shì)菌門依次為厚壁菌門、變形菌門。厚壁菌門是一大類細(xì)菌,多為革蘭氏陽(yáng)性,多數(shù)厚壁菌可產(chǎn)芽孢,抵抗脫水和極端環(huán)境[31],可以降解纖維、淀粉、蛋白質(zhì)等大分子化合物。變形菌門為革蘭氏陰性菌,包含大腸桿菌、沙門氏菌、幽門螺旋桿菌等多種類病原菌[32],這些有害微生物會(huì)影響酒糟飼料的發(fā)酵品質(zhì)。4種儲(chǔ)存方式發(fā)酵后與鮮酒糟對(duì)比來(lái)看,發(fā)酵后厚壁菌門相對(duì)豐度增加,變形菌門相對(duì)豐度下降。這與陶蓮等[33]的研究結(jié)果一致,即青貯前的玉米秸稈中變形菌門和厚壁菌門為優(yōu)勢(shì)菌群,青貯后變形菌門菌群數(shù)量顯著降低,厚壁菌門菌群數(shù)量顯著增加。
從屬水平來(lái)看,優(yōu)勢(shì)菌屬為乳桿菌屬和芽孢桿菌屬,隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)乳桿菌屬相對(duì)豐度下降,這可能是由于發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng),酒糟中的復(fù)膜孢子酵母屬、曲霉屬等微生物增多[34],影響乳桿菌屬的生長(zhǎng),從而降低了乳桿菌屬的相對(duì)豐度。芽孢桿菌屬為革蘭氏陽(yáng)性菌,在發(fā)酵前期會(huì)與乳酸菌爭(zhēng)奪WSC,但芽孢桿菌屬能產(chǎn)生分泌木制纖維素生物質(zhì)降解酶,產(chǎn)生糖類物質(zhì),可供乳酸菌等微生物利用[35],后期pH下降抑制其繁殖生長(zhǎng),各處理芽孢桿菌屬相對(duì)豐度變化略有不同,其中J處理芽孢桿菌屬相對(duì)豐度低于其他處理,隨發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)無(wú)明顯變化;Z處理芽孢桿菌屬相對(duì)豐度隨發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)略有增加,D處理芽孢桿菌屬相對(duì)豐度隨發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)先上升后下降,G處理芽孢桿菌屬相對(duì)豐度隨發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)先下降后上升。假單胞菌為好氧細(xì)菌,在發(fā)酵過(guò)程中利用WSC和CP大量繁殖,導(dǎo)致LA和WSC等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量下降,抑制乳酸菌的繁殖,降低飼料的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì),因此在發(fā)酵過(guò)程中要抑制好氧細(xì)菌的繁殖[36]。除J處理發(fā)酵30 d外,其余處理假單胞菌相對(duì)豐度均低于CK處理,且隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)假單胞菌相對(duì)豐度逐漸下降。綜合微生物多樣性分析,J處理發(fā)酵7 d時(shí)乳桿菌屬相對(duì)豐度最高(19.62%),芽孢桿菌屬相對(duì)豐度最低(7.67%);Z處理發(fā)酵7 d時(shí)乳桿菌屬相對(duì)豐度最高(20.46%),芽孢桿菌屬相對(duì)豐度最低(12.04%);D處理發(fā)酵7 d時(shí)乳桿菌屬相對(duì)豐度略高于發(fā)酵14和30 d時(shí);G處理發(fā)酵7和30 d時(shí)乳桿菌屬相對(duì)豐度高于發(fā)酵14 d時(shí),發(fā)酵7和14 d時(shí)芽孢桿菌屬相對(duì)豐度較低,但醋菌屬相對(duì)豐度較多。
發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物對(duì)發(fā)酵微生物菌群和發(fā)酵品質(zhì)有顯著影響。通常,代謝產(chǎn)物與發(fā)酵過(guò)程中出現(xiàn)的有益微生物呈正相關(guān),與有害微生物呈負(fù)相關(guān)。本試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),乳桿菌屬相對(duì)豐度與LA含量呈正相關(guān),與PA、BA含量呈負(fù)相關(guān);LA含量與乳桿菌屬、短桿菌屬相對(duì)豐度呈正相關(guān),而假單胞菌屬、叢毛單胞菌屬、黃金桿菌屬相對(duì)豐度與pH呈正相關(guān),這與Guan等[37]研究結(jié)果一致。NH3-N含量與醋菌屬相對(duì)豐度呈正相關(guān),與假單胞菌屬、黃金桿菌屬相對(duì)豐度呈負(fù)相關(guān),這與Dong等[38]研究結(jié)果一致。
綜合營(yíng)養(yǎng)成分含量、發(fā)酵品質(zhì)和微生物多樣性等指標(biāo),建議茅臺(tái)酒糟青貯窖發(fā)酵時(shí)間為7~14 d,自制真空發(fā)酵時(shí)間不超過(guò)7 d,噸包發(fā)酵時(shí)間為14~30 d,罐裝發(fā)酵時(shí)間不超過(guò)30 d。
動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào)2022年8期